CN105949608A - 具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，按重量份数计，包含以下组分：聚丙烯：32‑74份；聚烯烃弹性体：5‑20份；填充母粒：20‑40份；链段结合剂：0.1‑5份；抗氧剂及加工助剂：0.2‑4份。制备方法为：首先制备填充母粒，然后将填充母粒和其余原料混合均匀后加入螺杆挤出机中进行熔融共混反应并挤出造粒即得。本发明所述优良应力缓冲吸收的聚丙烯具有较好的刚性和韧性，特别是具有良好的应力缓冲吸收和制振特性，可以应用于家用电器、玩具、汽车零部件以及电动工具等领域。

Description

具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子技术领域，具体的说是涉及一种具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是五大通用塑料之一，已在化工、建筑、轻工、汽车、家电、包装等工业部门广泛应用。但随着行业的发展，对材料性能的要求越来越高，普通的聚丙烯必须经过改性，赋予其高性能，方能满足需要。由于聚丙烯自身结构特点，PP在使用过程中易受到拉伸、弯曲、冲击等外力的影响，无法缓冲吸收应力，从而出现应力发白现象，严重时还会影响产品的性能和质量，所以在一些家用电器、玩具、汽车零部件以及电动工具等应用领域，同时需要聚丙烯具有良好的刚性和韧性以及优异的应力缓冲吸收性能，但目前的聚丙烯材料无法满足这些需求。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料及其制备方法，通过解决填料的分散性，填料与树脂的结合性，以及树脂本身的粘性及对填料的束缚能力，制得具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，该材料具有良好的刚性和韧性，尤其具备优异的应力缓冲吸收性能。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯：32-74份；
聚烯烃弹性体：5-20份；
填充母粒：20-40份；
链段结合剂：0.1-5份；
抗氧剂及加工助剂：0.2-4份；
其中，所述填充母粒由15-40质量份数的聚丙烯树脂、50-75质量份数的无机填料、5-10质量份数的偶联剂、5-10质量份数的聚丙烯接枝物和0.2-4质量份数的加工助剂经过螺杆挤出机挤出造粒而成。
作为本发明的进一步改进，所述聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min。
作为本发明的进一步改进，所述聚烯烃弹性体(简称POE)包括乙烯丁烯共聚物和乙烯辛烯共聚物中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min。
作为本发明的进一步改进，所述填充母粒中的聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min；无机填料为平均粒径0.1-15微米的滑石粉、碳酸钙、云母、硅灰石、硫酸钡、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、炭黑和粘土中的一种或一种以上的混合物；偶联剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的一种或一种以上的混合物；聚丙烯接枝物为通过马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯与聚丙烯接枝而成的，接枝率为0.3-1.2％。
作为本发明的进一步改进，所述链段结合剂包括氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸酯、过氧化苯甲酰叔丁酯或双叔丁基过氧化物二异丙基苯中的一种或一种以上的混合物。
作为本发明的进一步改进，所述抗氧剂为1010或168；所述加工助剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
本发明还提供一种如上所述的具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)填充母粒的制备：
将聚丙烯、无机填料、偶联剂、聚丙烯接枝物、加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀，通过加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出造粒；
(2)耐应力发白增强增韧聚丙烯复合物的制备：
准确称取聚丙烯、聚烯烃弹性体、填充母粒、链段结合剂和抗氧剂及加工助剂加入到混合设备中，混合均匀，通过加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出，转速为50-400转/分，挤出物经水冷却，切粒，即得到具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料。
本发明的有益效果是：本发明通过制备填充母粒，加入偶联剂和接枝物将聚丙烯树脂与无机填料界面紧密结合，两相不易剥离，然后将填充母粒加入其他组分中，通过聚烯烃弹性体改善韧性，链段结合剂则发挥桥梁作用，即连接了分子链，将链段构架成网络结构，这样大大束缚了无机填料的移动，使制得的聚丙烯能够具有良好的应力缓冲吸收性能以及较好的刚性和韧性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例1：
1、制备填充母粒：
将28重量份的聚丙烯树脂(熔融指数为10g/10min)、60重量份滑石粉无机填料(平均粒径为5微米)、8重量份偶联剂、10重量份聚丙烯接枝物(熔融指数为80g/10min、接枝率为0.8％)和0.4份加工助剂混合均匀，经过螺杆挤出机挤出造粒而成，加工温度为190-230℃；制成的填充母粒，供以下各实施例使用。
2、制备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料：
按下列重量份数称取各组分：
60重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、30重量份的填充母粒、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺如下：
将上述各成分混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的温度设定为210℃，转速为300rpm；挤出物经水冷却，切粒，即得到增强增韧聚丙烯复合物。其性能测试参数如表1所示。
实施例2：
按下列重量份数称取各组分：
66重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、30重量份的填充母粒、4重量份的链段结合剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
实施例3：
按下列重量份数称取各组分：
56重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、20重量份的滑石粉(平均直径为5微米)、5重量份偶联剂、5重量份聚丙烯接枝物(熔融指数为80g/10min、接枝率为0.8％)、4重量份的链段结合剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
实施例4：
按下列重量份数称取各组分：
64重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、5重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、30重量份的填充母粒、1重量份的链段结合剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
实施例5：
按下列重量份数称取各组分：
60重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、5重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、30重量份的填充母粒、5重量份的链段结合剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
实施例6：
按下列重量份数称取各组分：
45重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、20重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、30重量份的填充母粒、5重量份的链段结合剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
实施例7：
按下列重量份数称取各组分：
49重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、20重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、30重量份的填充母粒、1重量份的链段结合剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
实施例8：
按下列重量份数称取各组分：
56重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、30重量份的填充母粒、4重量份的链段结合剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
对比例1：
按下列重量份数称取各组分：
100重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
对比例2：
按下列重量份数称取各组分：
90重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
对比例3：
按下列重量份数称取各组分：
70重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、20重量份的滑石粉(平均直径为5微米)、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
对比例4：
按下列重量份数称取各组分：
65重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、20重量份的滑石粉(平均直径为5微米)、5重量份偶联剂、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
对比例5：
按下列重量份数称取各组分：
56重量份的聚丙烯(熔融指数为10g/10min)、10重量份的聚烯烃弹性体(熔融指数为5g/10min)、20重量份的滑石粉(平均直径为5微米)、5重量份聚丙烯接枝物(熔融指数为80g/10min、接枝率为0.8％)、0.2重量份的抗氧剂1010和0.2重量份的加工助剂硬脂酸锌；
其制备工艺同实施例1，性能测试参数如表1所示。
聚丙烯复合材料性能的表征：悬臂梁缺口冲击强度按ISO180标准测试；弯曲模量按ISO 178标准测试；应力缓冲吸收测试：在环境温度约23℃条件下，将复合物制备成100*100*3mm的方板，承受重500g，直径为50mm的钢球从300mm高度的跌落测试，观察方板表面发白程度，发白由好到差分为5级：无、轻微、较少、较严重和严重。
从以上实施例和对比例的性能测试结果可以看出，本发明中采用聚丙烯、聚烯烃弹性体、填充母粒、链段结合剂复配，既改善了材料的应力缓冲吸收性能，又提高了材料的刚性和韧性。
由此，本发明通过制备填充母粒，加入偶联剂和接枝物将聚丙烯树脂与无机填料界面紧密结合，两相不易剥离，然后将填充母粒加入其他组分中，通过聚烯烃弹性体改善韧性，链段结合剂则发挥桥梁作用，即连接了分子链，将链段构架成网络结构，这样大大束缚了无机填料的移动，使制得的聚丙烯能够具有良好的应力缓冲吸收性能以及较好的刚性和韧性。
表1 本发明各实施例与对比例的组分配比及产品的性能测试参数

Claims (7)

1.一种具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯：32-74份；
聚烯烃弹性体：5-20份；
填充母粒：20-40份；
链段结合剂：0.1-5份；
抗氧剂及加工助剂：0.2-4份；
其中，所述填充母粒由15-40质量份数的聚丙烯树脂、50-75质量份数的无机填料、5-10质量份数的偶联剂、5-10质量份数的聚丙烯接枝物和0.2-4质量份数的加工助剂经过螺杆挤出机挤出造粒而成。
2.根据权利要求1所述的具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚烯烃弹性体包括乙烯丁烯共聚物和乙烯辛烯共聚物中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min。
4.根据权利要求1所述的具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述填充母粒中的聚丙烯包括共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的一种或两种的混合物，其熔融指数范围为0.1-100g/10min；无机填料为平均粒径0.1-15微米的滑石粉、碳酸钙、云母、硅灰石、硫酸钡、高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、炭黑和粘土中的一种或一种以上的混合物；偶联剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的一种或一种以上的混合物；聚丙烯接枝物为通过马来酸、衣康酸、丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯与聚丙烯接枝而成的，接枝率为0.3-1.2％。
5.根据权利要求1所述的具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述链段结合剂包括氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸酯、过氧化苯甲酰叔丁酯或双叔丁基过氧化物二异丙基苯中的一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为1010或168；所述加工助剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)填充母粒的制备：
将聚丙烯、无机填料、偶联剂、聚丙烯接枝物、加工助剂按配比加入到混合设备中，混合均匀，通过加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出造粒；
(2)耐应力发白增强增韧聚丙烯复合物的制备：
准确称取聚丙烯、聚烯烃弹性体、填充母粒、链段结合剂和抗氧剂及加工助剂加入到混合设备中，混合均匀，通过加工设备螺杆挤出机在190-230℃熔融挤出，转速为50-400转/分，挤出物经水冷却，切粒，即得到具备优良应力缓冲吸收的聚丙烯复合材料。
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